CN105697819A - 一种三通换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于盾构机泥水管延伸装置中的三通换向阀。本发明包括阀体、以及位于阀体内的阀芯，所述阀体上设有三处接口，所述阀芯内设有流道，所述阀芯转动实现所述流道选择性连通其中两处接口，在所述阀体内壁对应所述接口的外围设有与阀芯构成弹性密封配合的密封圈，所述密封圈的圈面上有多个与密封圈同轴的凸圈，所述凸圈的外侧、内侧均压有若干弧形压片，所述弧形压片通过螺钉将所述密封圈固定于所述阀体内。本发明所述阀芯在转动时与阀体内壁上的密封圈上的凸圈挤压接触构成密封配合，可以确保阀芯流道内流出的流体不会从阀体与阀芯之间的间隙泄露到接口中，确保流道切换连通管路的密封性、精确性，避免出现流体流窜的情况发生。

Description

一种三通换向阀

技术领域

本发明属于泥水式盾构机施工技术领域，具体是涉及一种用于盾构机泥水管延伸装置中的三通换向阀。

背景技术

现有盾构机泥水管延伸装置利用一个三通换向阀进行管路切换，并实现泥水管接管的操作。所述三通换向阀包括壳体，以及位于壳体内的阀芯，所述壳体上设有三个接口，且分别与泥水管一段、泥水管二段、给水管进行连通，所述阀芯上设有一个流道，该阀芯通过转动实现流道选择性连通所述泥水管一段与给水管或者泥水管一段与泥水管二段。当盾构机工作时，该流道连通泥水管一段与泥水管二段，并进行正常的进泥、排泥操作；当盾构机刀头不断前行，与其连接的泥水软管无法继续随刀头进行拉伸时，为保证后续盾构机的正常工作，盾构机需要停机实施泥水管的接管操作，此时所述阀芯转动切换，使得流道连通泥水管一段与给水管，给水管内设有清扫移动塞体，给水管供水后，清扫移动塞体由水压作用依次通过阀芯内的流道，进入泥水管一段中并将泥水管中的泥堵在管道一侧，泥水管一段上会设有管接头，清扫移动塞体通过管接头后，即可由管接头处拆开进行接管操作。现有三通换向阀结构中阀芯与阀体接口处密封不严，导致泥浆在阀体三处接口以及阀体与阀芯间隙处互相流窜。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于盾构机泥水管延伸装置中的三通换向阀。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种三通换向阀，包括阀体、以及位于阀体内的阀芯，所述阀体上设有三处接口，所述阀芯内设有流道，所述阀芯转动实现所述流道选择性连通其中两处接口，在所述阀体内壁对应所述接口的外围设有与阀芯构成弹性密封配合的密封圈，所述密封圈的圈面上有多个与密封圈同轴的凸圈，所述凸圈的外侧、内侧均压有若干弧形压片，所述弧形压片通过螺钉将所述密封圈固定于所述阀体内。

进一步的技术方案，所述流道为弧形结构，所述流道的半径稍大于1.5倍接口处管道直径。

进一步的技术方案，所述阀芯为圆柱体，所述流道贯穿所述圆柱体的侧壁，所述接口包括第一接口、第二接口、第三接口，所述第一接口、第二接口、第三接口沿所述圆柱体外围布置于所述阀体上，其中所述第一接口、第二接口之间的夹角为135度，所述第一接口、第三接口之间的夹角也为135度，所述第二接口、第三接口之间的夹角为90度，所述阀芯由阀杆带动沿阀芯轴线转动实现所述流道两端分别连通所述第一接口与第二接口或第一接口与第三接口。

进一步的技术方案，所述凸圈的外侧、内侧均涂有覆盖在弧形压片上的润滑黄油。

进一步的技术方案，所述阀体上设有进水冲洗孔、出水冲洗孔。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明在用于盾构机泥水管接管过程中，所述阀芯在转动时与阀体内壁上的密封圈上的凸圈挤压接触构成密封配合，可以确保阀芯流道内流出的流体不会从阀体与阀芯之间的间隙泄露到接口中，确保流道切换连通管路的密封性、精确性，避免出现流体流窜的情况发生。由于阀体内壁通常为弧面结构，本发明选择若干弧形压片，可以非常方便地将所述密封圈固定在阀体内壁上，固定方式简单、结构紧凑、密封效果明显。

(2)本发明所述流道形状为圆弧形，且半径稍大于1.5倍管道直径，目的是为了清扫移动塞体或是泥浆能够顺利通过。

(3)本发明所述阀体、阀芯的设计结构简单，流道切换控制方便，在用于泥水管延伸过程时，通过阀芯的转动切换，实现流道连通不同的管道，以便于可以进行正常的排泥、进泥操作或泥水管接管操作。

(4)本发明所述润滑黄油可以减小阀芯转动时所受摩擦阻力，便于流道的切换，另外对阀芯，以及阀体均具有一定保护作用。

(5)本发明通过设置在阀体上的进水冲洗孔、出水冲洗孔，即可对流入阀体与阀芯之间的间隙处的流体或是其他杂质进行冲洗，有效保护了阀体、阀芯不受损害，延长了部件的使用寿命。

附图说明

图1、2为本发明用于盾构机泥水管延伸装置中的安装连接示意图。

图3、4为本发明所述阀芯连通不同接口的状态示意图。

图5为本发明密封圈安装示意图。

图6为本发明安装孔布置示意图。

图7为本发明密封圈安装后涂上润滑黄油的状态示意图。

图8为本发明密封圈安装后沿径向方向的截面示意图。

图9为本发明密封圈与阀芯的密封接触配合示意图。

图10为本发明阀芯结构示意图。

附图中标记的含义如下：

1-接管器台车2-第一三通换向阀3-第二三通换向阀

4-给水总管41-第一给水管42-第二给水管43-第一控制阀

44-第二控制阀511-进泥管固定管段512-进泥管行走管段

52-进泥管第二段61-第一清扫移动塞62-第二清扫移动塞

71-第一过塞指示器72-第二过塞指示器811-排泥管固定管段

812-排泥管行走管段82-排泥管第二段9-水泵10-清水箱

11-排水总管111-第一排水管112-第二排水管113-第三控制阀

114-第四控制阀12-污水池13-渣浆泵14-第一连通管

141-第五控制阀15-第二连通管151-第六控制阀16a-阀体

16b-阀芯161-流道162-阀杆171-第一气动球阀

172-第二气动球阀173-第三气动球阀174-第四气动球阀

17a-第一接口17b-第二接口17c--第三接口18-密封圈

19-弧形压片20-螺钉21a-进水冲洗孔21b-出水冲洗孔

22-安装孔23-黄油

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：

如图1、2所示，盾构机泥水管延伸装置包括接管器台车1，所述接管器台车1上设有第一三通换向阀2、第二三通换向阀3；所述第一三通换向阀2、第二三通换向阀3均为本发明所述三通换向阀的结构。

所述第一三通换向阀2的接口分别与第一给水管41、以及所述盾构机的进泥管第一段、进泥管第二段52连通，所述进泥管第一段包括相互连接的进泥管固定管段511以及随接管器台车行走的进泥管行走管段512，所述进泥管行走管段512与所述第一三通换向阀2的接口相连，所述第一给水管41的管腔内设有第一清扫移动塞61，所述第一清扫移动塞61在水压作用下通过所述第一三通换向阀2进入进泥管固定管段511，所述进泥管第一段上设有用于提示第一清扫移动塞61是否通过并进入进泥管固定管段511的第一过塞指示器71；

所述第二三通换向阀3的接口分别与第二给水管42、以及所述盾构机的排泥管第一段、排泥管第二段82连通，所述排泥管第一段包括相互连接的排泥管固定管段811以及随接管器台车行走的排泥管行走管段812，所述排泥管行走管段812与所述第二三通换向阀3的接口相连，所述第二给水管42的管腔内设有第二清扫移动塞62，所述第二清扫移动塞62在水压作用下通过所述第二三通换向阀3进入排泥管固定管段811，所述排泥管第一段上设有用于提示第二清扫移动塞62是否通过并进入排泥管固定管段811的第二过塞指示器72。

上述延伸装置在用于盾构机泥水管延伸过程时，通过切换第一三通换向阀2，使得第一给水管42与进泥管第一段相通，然后第一给水管41给水，并将位于第一给水管41管腔内的第一清扫移动塞61赶至所述进泥管固定管段511，此时可以将进泥管固定管段511与进泥管行走管段512从彼此连接处拆开，拆开后从进泥管中排出的只是带少量泥的清水，接管器台车1带动进泥管行走管段512行走一段距离后，将待接管两端分别与所述进泥管固定管段511、进泥管行走管段512相连，接管结束后，所述第一清扫移动塞61回至第一给水管41管腔内，切换第一三通换向阀2，使得进泥管第一段、进泥管第二段52相通，继续盾构机的进泥操作，所述进泥管第二段52与盾构机刀头部分直接相连，可以随接管器台车1行走；同理，通过切换第二三通换向阀3，使得第二给水管42与排泥管第一段相通，然后第二给水管42给水，并将位于第二给水管42管腔内的第二清扫移动塞62赶至所述排泥管固定管段811，此时可以将排泥管固定管段811与排泥管行走管段812从彼此连接处拆开，拆开后从排泥管中排出的只是带少量泥的清水，接管器台车1带动排泥管行走管段812行走一段距离后，将待接管两端分别与所述排泥管固定管段811、排泥管行走管段812相连，接管结束后，所述第二清扫移动塞62回至第二给水管42管腔内，切换第二三通换向阀3，使得排泥管第一段、排泥管第二段82相通，继续盾构机的排泥操作，所述排泥管第二段82与盾构机刀头部分直接相连，也可以随接管器台车1行走。该装置可以避免盾构机在接管时进泥管、排泥管中的泥水直接排到施工现场，减少了泥水对隧道内施工的影响，具有清洁环保的使用效果，该装置结构简单，接管使用方便，施工现场干净、整洁。

所述第一给水管41、第二给水管42均通过给水总管4与水泵9相连，所述水泵9与清水箱10连通，所述第一给水管41上设有第一控制阀43，所述第二给水管42上设有第二控制阀44。即通过第一控制阀43、第二控制阀44即可分别对第一给水管41、第二给水管42的管路通断情况进行控制，当第一过塞指示器71确认第一清扫移动塞61通过并至进泥管固定管段511即关闭第一控制阀43，当第二过塞指示器72确认第二清扫移动塞62通过并至排泥管固定管段811即关闭第二控制阀44。

所述进泥管行走管段512上连接有第一排水管111，所述排泥管行走管段812上连接有第二排水管112，所述第一排水管111、第二排水管112均与排水总管11相通，所述排水总管11的出水口处设有污水池12，所述排水总管11上设有渣浆泵13，所述第一排水管111的管体上设有第三控制阀113，所述第二排水管112的管体上设有第四控制阀114。即所述第一清扫移动塞61被赶至进泥管固定管段511中后、在接管之前，关闭第一控制阀43，并通过第一排水管111将进泥管中留存的带少量泥的清水排至污水池12，避免清水排在施工现场；同样，所述第二清扫移动塞62被赶至排泥管固定管段811中后、在接管之前，关闭第二控制阀44，并通过第二排水管112将排泥管中留存的带少量泥的清水排至污水池，避免清水排在施工现场。

所述第一给水管41与所述排水总管11之间设有第一连通管14，所述第一连通管14上设有第五控制阀141，所述第二给水管42与所述排水总管11之间设有第二连通管15，所述第二连通管15上设有第六控制阀151。即通过切换第一三通换向阀2，使得进泥管第一段与第一给水管41相通，并通过开启所述第五控制阀141，使得第一清扫移动塞61可以顺利回至第一给水管41管腔中，并将第一给水管41中残留的水通过第一连通管14、排水总管11排至污水池12中；同样，通过切换第二三通换向阀3，使得排泥管第一段与第二给水管42相通，并通过开启所述第六控制阀151，使得第二清扫移动塞62可以顺利回至第二给水管42管腔中，并将第二给水管42中残留的水通过第二连通管15、排水总管11排至污水池12中。

所述第一清扫移动塞61、第二清扫移动塞62由微泡型聚氨酯软性材料构成，满足反复利用的要求；第一清扫移动塞61、第二清扫移动塞62内置永磁体，以便外部的第一过塞指示器71、第二过塞指示器72可以感应到。

所述第一三通换向阀2、第二三通换向阀3均包括阀体16a、以及位于阀体16a内的阀芯16b，所述接口17设置在所述阀体16a上，所述阀芯16b内设有弧形流道161，所述流道161的半径稍大于1.5倍接口处管道直径，所述阀芯16b转动实现所述流道161选择性连通其中两个接口17。本发明所述第一三通换向阀2、第二三通换向阀3可以采用液压驱动，液压缸带动齿轮齿条驱动旋转阀芯16b，阀芯16b上有一个流道161，阀体16a上有三个接口17，随着阀芯16b旋转，可以切换流道的连通路线，所述流道161形状为圆弧形，且半径稍大于1.5倍接口处管道直径，目的是为了第一清扫移动塞61、第二清扫移动塞62能够顺利通过。

如图5-10所示，在所述阀体16a内壁对应所述接口17的外围设有弹性密封圈18，所述密封圈18的圈面上有多个与密封圈18同轴的凸圈181，所述凸圈181的外侧、内侧均压有若干弧形压片19，所述弧形压片19通过螺钉20将所述密封圈18固定于所述阀体16a内。本发明所述阀芯16b在转动时与阀体16a内壁上的密封圈18上的凸圈181挤压接触构成密封配合，可以确保阀芯16b流道161内流出的流体不会从阀体16a与阀芯16b之间的间隙泄露到接口17中，确保流道161切换连通管路的密封性、精确性。由于阀体16a内壁通常为弧面结构，本发明选择若干弧形压片19，可以非常方便地将所述密封圈18固定在阀体16a内壁上，固定方式简单，密封效果明显。

如图3、4所示，所述阀芯16b为圆柱体，所述流道161贯穿所述圆柱体的侧壁，所述接口17包括第一接口17a、第二接口17b、第三接口17c，所述第一接口17a、第二接口17b、第三接口17c沿所述圆柱体外围布置于所述阀体16a上，其中所述第一接口17a、第二接口17b之间的夹角为135度，所述第一接口17a、第三接口17c之间的夹角也为135度，所述第二接口17b、第三接口17c之间的夹角为90度，所述第一接口17a与进泥管第一段或排泥管第一段连接，所述第二接口17b与所述进泥管第二段或排泥管第二段连接，所述第三接口17c与所述第一给水管或第二给水管连接，所述阀芯16b由阀杆162带动沿阀芯16b轴线转动实现所述流道161两端分别连通所述第一接口17a与第二接口17b或第一接口17a与第三接口17c。本发明所述阀体16a、阀芯16b的设计结构简单，流道161切换控制方便，在用于泥水管延伸过程时，通过阀芯16b的转动切换，实现流道161连通不同的管道，可以进行正常的排泥、进泥操作或泥水管接管操作。

如图7所示，所述凸圈181的外侧、内侧均涂有覆盖在弧形压片19上的润滑黄油23。本发明所述润滑黄油23可以减小阀芯16b转动时所受摩擦阻力，便于流道161的切换，另外对阀芯16b，以及阀体16a接口17均具有一定保护作用。

本发明通过设置在阀体16a上的进水冲洗孔21a、出水冲洗孔21b，即可对流入阀体16a与阀芯16b之间的间隙处的流体或是其他杂质进行冲洗，有效保护了阀体16a、阀芯16b不受损害，延长了部件的使用寿命。

本发明用于盾构机泥水管延伸装置中与隧道井口处的竖井阀组配合使用，竖井阀组由一系列气动球阀组成，根据装置需要进行远控，切换泥水管路线，如图所示，具体使用操作步骤如下：

一种基于本发明所述三通换向阀的清洁型泥水管延伸装置，其工作步骤(手动操作)如下：

1、第一三通换向阀2、第二三通换向阀3分别位于进泥管和排泥管通道。进、排泥浆工作正常。盾构机大车正常行进6米。

2、工作状态切换至接管状态。

3、进泥管打球：打开竖井阀组的第一气动球阀171，确认第三控制阀113关闭，第一三通换向阀2切换至第一给水管41-进泥管第一段连通，打开第一控制阀43，开启水泵9或者进水电动阀，第一过塞指示器71确认第一清扫移动塞61通过，关闭水泵9或者进水电动阀，关闭第一控制阀43，关闭第一气动球阀171，第一三通换向阀2切换至进泥管第一段-进泥管第二段52相通。准备接管。

4、排泥管打球：打开竖井阀组的第三气动球阀173，确认第四控制阀114关闭，第二三通换向阀3切换至第二给水管42-排泥管第一段连通，打开第二控制阀44，开启水泵9或者进水电动阀，第二过塞指示器72确认第二清扫移动塞62通过，关闭水泵9或者进水电动阀，关闭第二控制阀44，关闭第三气动球阀173，第二三通换向阀3切换至排泥管第一段-排泥管第二段82相通。准备接管。

5、渣浆泵13抽出管段内的水排出。断开接管处卡箍，接管器台车向前行走6米，准备接管。

6、微调软管，接管，完成后装上卡箍。

7、进泥管回球：打开第五控制阀141，确认第三控制阀113关闭，第一三通换向阀2切换至第一给水管41-进泥管第一段连通，打开竖井阀组的第二气动球阀172，确认第一清扫移动塞61回到第一给水管41的管腔中，第一三通换向阀2切换至进泥管第一段-进泥管第二段52相通，关闭第五控制阀141，关闭第二气动球阀172。准备进泥。

8、排泥管回球：打开第六控制阀151，确认第四控制阀114关闭，第二三通换向阀3切换至第二给水管42-排泥管第一段连通，打开竖井阀组的第四气动球阀174，确认第二清扫移动塞62回到第二给水管42的管腔中，第二三通换向阀3切换至排泥管第一段-排泥管第二段82相通，关闭第六控制阀151，关闭第四气动球阀174。准备排泥。

9、盾构机大车开始行进，进排泥浆正常工作。

整个接管操作过程通过控制系统自动或手动实现，控制系统采用PLC编程。将排泥管接管操作，进泥管接管操作的程序进行自动处理，可以大大降低了操作人员的劳动强度，仅需操作人员进行管子对中、拆管接头、装管接头的操作。

Claims (5)

1.一种三通换向阀，包括阀体(16a)、以及位于阀体(16a)内的阀芯(16b)，所述阀体(16a)上设有三处接口(17)，所述阀芯(16b)内设有流道(161)，所述阀芯(16b)转动实现所述流道(161)选择性连通其中两处接口(17)，其特征在于：在所述阀体(16a)内壁对应所述接口(17)的外围设有与阀芯(16b)构成弹性密封配合的密封圈(18)，所述密封圈(18)的圈面上有多个与密封圈(18)同轴的凸圈(181)，所述凸圈(181)的外侧、内侧均压有若干弧形压片(19)，所述弧形压片(19)通过螺钉(20)将所述密封圈(18)固定于所述阀体(16a)内。

2.如权利要求1所述的三通换向阀，其特征在于：所述流道(161)为弧形结构，所述流道(161)的半径稍大于1.5倍接口处管道直径。

3.如权利要求1所述的三通换向阀，其特征在于：所述阀芯(16b)为圆柱体，所述流道(161)贯穿所述圆柱体的侧壁，所述接口(17)包括第一接口(17a)、第二接口(17b)、第三接口(17c)，所述第一接口(17a)、第二接口(17b)、第三接口(17c)沿所述圆柱体外围布置于所述阀体(16a)上，其中所述第一接口(17a)、第二接口(17b)之间的夹角为135度，所述第一接口(17a)、第三接口(17c)之间的夹角也为135度，所述第二接口(17b)、第三接口(17c)之间的夹角为90度，所述阀芯(16b)由阀杆(162)带动沿阀芯(16b)轴线转动实现所述流道(161)两端分别连通所述第一接口(17a)与第二接口(17b)或第一接口(17a)与第三接口(17c)。

4.如权利要求1所述的三通换向阀，其特征在于：所述凸圈(181)的外侧、内侧均涂有覆盖在弧形压片(19)上的润滑黄油(23)。

5.如权利要求1所述的三通换向阀，其特征在于：所述阀体上设有进水冲洗孔(21a)、出水冲洗孔(21b)。